«Венера-9»

8 июня 1975 02:38:00 - старт
16 июня 1975 г - коррекция
15 октября 1975 г - коррекция
20 октября 1975 г - отделён СА и коррекция
22 октября 1975 г. - выход на орбиту ИС Венеры
22 марта 1976 г. - дата прекращения работы СА
27 апреля 1976 - конец связи


Ежегодник БСЭ 1976:

АМС «Венера» . 8 и 14 июня к планете Венера были запущены АМС «Венера-9» и «Венера-10». 22 и 25 октября СА станций совершили мягкую посадку на освещенной стороне планеты и впервые в истории передали на Землю телевизионные изображения поверхности Венеры, а сами станции стали ее первыми искусственными спутниками.

«Венера-9» и «Венера-10» (рис. 6) являются станциями нового типа. Они аналогичны по конструкции и оборудованию и включают в себя собственно станцию и спускаемый аппарат (СА). Вес станций (после вывода их на траекторию перелета к Венере) - 4936 кг и 5033 кг, вес каждого СА с теплозащитным корпусом (после отделения от станции) - 1560 кг.

Основным силовым элементом станции является блок баков, имеющий форму цилиндра с двумя выпуклыми днищами. На нижнем днище закреплен двигатель и выполненный в форме тора приборный отсек (ПО). В верхней части размещен переходник, являющийся опорой для СА. На блоке баков установлена остронаправленная параболическая и две малонаправленные антенны, а также две панели солнечной батареи. На ферме крепления солнечной батареи размещены радиаторы системы терморегулирования и третья малонаправленная антенна. На панелях установлены две спиральные антенны для приема информации с СА, штанга магнитометра и газореактивные микродвигатели системы ориентации. В ПО расположены приборы систем автономного управления, ориентации, радиокомплекса, энергопитандя и электроавтоматики, терморегулирования. Снаружи ПО находится научная аппаратура и оптико-электронные приборы системы ориентации.

Система автономного управления формирует управляющие сигналы для стабилизации станции на участках работы двигательной установки, для совершения ею программных разворотов и управления двигательной установкой на всех этапах полета. В состав системы входят гиростабилизированная платформа, бортовая цифровая вычислительная машина, усилительно-преобразовательные устройства и ряд приборов.

Задачей системы ориентации является установление и сохранение во время полета заданных положений станции относительно системы координат, определенной выбранными ориентирами - Солнцем, звездой или Землей. В состав системы входят оптико-электронные приборы ориентации на Солнце, звезду и Землю, логический блок, исполнительные органы, ряд приборов. В качестве основных режимов ориентации применяются постоянная солнечная ориентация (ПСО) и постоянная солнечно-звездная ориентация (ПСЗО). При полете в режиме ПСО станция находится в таком положении, при котором панели ее солнечной батареи и радиатор-нагреватель системы терморегулирования ориентированы на Солнце, а радиатор-охладитель - в противоположную сторону. При этом диаграммы направленности малонаправленных антенн бортового радиокомплекса, работающих в дециметровом диапазоне длин волн, направлены на Землю. На расстоянии - 60 млн. км от Земли станция переводится в режим ПСЗО. В этом режиме бортовые передатчики переключаются с малонаправленной антенны на остронаправленную параболическую антенну, работающую в дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн.

Радиотехнический комплекс совместно с аппаратурой наземных командно-измерительных пунктов обеспечивает передачу на станцию необходимых радиокоманд, траекторные измерения параметров движения станции, получение на Земле телеметрической служебной и научной информации в режимах непосредственной передачи и воспроизведения с запоминающего устройства, прием информации с СА и ретрансляцию ее на Землю. В состав комплекса входят антенно-фидерное устройство, приемники и передатчики дециметрового диапазона, передатчики сантиметрового диапазона, средства автоматики, телеметрические приборы и радиоретрансляционная аппаратура метрового диапазона радиоволн. Передача информации с СА на станцию осуществляется по двум независимым радиоканалам на различных частотах метрового диапазона. Система энергопитания станции включает солнечную батарею и химический аккумулятор. Система терморегулирования состоит из многослойной экранно-вакуумной теплоизоляции, покрытий, имеющих требуемые оптические коэффициенты, термических сопротивлений и контуров нагревания и охлаждения с радиаторами, в которых с помощью вентиляторов циркулирует газ ПО.

Двигательная установка (ДУ) многократного запуска применяется для сообщения станции необходимой скорости на участках коррекции траектории полета к Венере, увода с этой траектории и торможения станции для перевода ее на орбиту искусственного спутника Венеры. Она включает в себя жидкостный ракетный двигатель, системы подачи компонентов топлива в двигатель и наддува топливных баков, а также систему командного давления, применяемую для управления ДУ.

В качестве основы для проектирования станций «Венера-9» и «Венера-10» была принята схема аппаратов, успешно осуществивших полет к Марсу в 1973 г. Особенности полета к Венере потребовали введения ряда изменений в конструкцию и бортовую аппаратуру. Близость Венеры к Солнцу сказалась, например, на конструкции и размещении солнечной батареи. Ее площадь существенно уменьшилась по сравнению с батареей станции «Марс». Изменилась и система терморегулирования. Остронаправленная антенна расположена по-иному и по размеру она стала меньше, так как Венера ближе к Земле, чем Марс. Изменилась конструкция и характеристики малонаправленных антенн, повысилась их эффективность. Полет к Венере вызвал иное размещение оптико-электронных приборов системы ориентации, изменился состав бортового оборудования, модифицирован ряд приборов и т. д.

Важнейшие задачи экспедиции к Венере в 1975 г. состояли в получении телевизионных панорам, в изучении характеристик поверхности планеты в месте посадки спускаемых аппаратов, в исследованиях облачного слоя атмосферы Венеры. В связи с этим был разработан новый СА станций «Венера» (рис. 7).

Теплозащитный многослойный корпус сферической формы диаметром 2,4 м, внутри которого находится собственно СА, защищает аппарат от высокой температуры ударной волны на первом участке снижения и обеспечивает раскрытие парашютной системы на больших высотах. Большой размер теплозащитного корпуса позволил установить вне СА научную аппаратуру для изучения облачного слоя и применить надежное амортизирующее посадочное устройство, которое обеспечивает новым аппаратам ориентируемую мягкую посадку при соударении с грунтами различных свойств.

Основным силовым элементом СА является прочный корпус сферической формы, рассчитанный на работу при наружном давлении выше 100 атм, покрытый с внешней и внутренней сторон теплоизоляцией. К верхней части корпуса СА крепится жесткое аэродинамическое тормозное устройство - щиток. Он применен взамен парашюта, который при посадке мог накрыть иллюминатор телефотометра. При спуске после отстрела основного парашюта скорость снижения аппарата сначала увеличивается за счет малой площади щитка, а затем из-за увеличения давления у поверхности планеты уменьшается. На этом участке движения вертикальное положение СА обеспечивается аэродинамическим тормозным устройством. Над щитком размещен цилиндрический контейнер с двумя отсеками. В одном из них находится научная аппаратура, работающая в облачном слое, в другом - парашютная система. На внешней стороне цилиндра расположена выполненная в виде спирали широкодиапазонная антенна метрового диапазона, через которую осуществляется передача информации на всех этапах работы СА. В нижней части корпуса с помощью переходной фермы крепится посадочное устройство, представляющее собой тонкостенную оболочку тороидальной формы. В момент посадки оболочка деформируется и поглощает при этом энергию соударения. Атмосферный газ, проникший во время снижения в полость оболочки, выходит через отверстия, уменьшая тем самым подскок СА. Внутри СА на специальной раме, закрепленной на нижнем полушарии корпуса, установлены приборы радиокомплекса с телеметрией, оптико-механическое телевизионное устройство, аккумулятор, элементы автоматики, средства терморегулирования, ряд научных приборов и т. п.

АМС «Венера-9» и «Венера-10» были выведены на траекторию полета к планете Венера с околоземной круговой орбиты высотой ~170 км. В расчетной точке орбиты двигатель разгонного блока сообщал станции импульс скорости ~3 км/сек. Для обеспечения необходимого угла входа СА в атмосферу Венеры, а также с целью обеспечения такой подлетной траектории и орбиты искусственного спутника планеты, при которых гарантируется надежная связь при передаче информации с СА, 16 июня и 15 октября для станции «Венера-9» и 21 июня и 18 октября для станции «Венера-10» были проведены коррекции траектории движения. За двое суток до подлета к планете происходило отделение СА от станции, после чего она с помощью двигательной установки сначала переводилась с попадающей траектории на пролетную, а затем - на орбиту искусственного спутника Венеры (ИСВ). Вскоре после выхода на орбиту ИСВ входил в зону связи с СА, который к тому времени начинал торможение в атмосфере и передачу научной информации. Требуемая длительность сеанса связи обеспечивалась выбранным направлением облета станцией Венеры - к началу сеанса ИСВ появлялся в зоне связи со стороны, противоположной той, с которой прилетел СА.

Схема спуска посадочного аппарата станций «Венера-9» и «Венера-10».



Рис.6. АМС «Венера-9» и «Венера-10»: 1 - орбитальный аппарат, 2 - спускаемый аппарат, 3 - научная аппаратура, 4 - остронаправленная антенна, 5 - блок баков, 6 - радиатор горячего контура системы терморегулирования, 7 - прибор ориентации на Землю, 8- научная аппаратура, 9 - приборы ориентации на Звезду, 10 - приборы ориентации на Солнце, 11- малонаправленная антенна, 12 - приборный отсек, 13 - научная аппаратура, 14 - баллон системы ориентации, 15 - радиатор холодного контура системы терморегулирования, 16 - газовые сопла системы ориентации, 17 - солнечная батарея, 18 - магнитометр. Рис. 7. Спускаемый аппарат станций «Венера-9» и «Венера-10»: 1 - отсек парашютной системы, 2 - отсек научной аппаратуры, работающей в облачном слое, 3 - научная аппаратура, 4 - телефотометр, 5- прочный корпус, 6 - служебная аппаратура, 7- теплоизоляция, 8 - теплозащитный корпус, 9 - посадочное устройство, 10 - научная аппаратура, 11 - аэродинамическое тормозное устройство, 12 - антенна. Рис. 8. Изображение поверхности планеты Венера на месте посадки СА станции «Венера-9»; Рис. 9. Изображение поверхности планеты Венера на месте посадки СА станции «Венера-10»

СА станций «Венера-9» и «Венера-10» вошли в атмосферу планеты соответственно 22 и 25 октября, в 6 час 58 мин и в 7 час, под углом к местному горизонту -20,5° и -22,5°. После аэродинамического торможения в атмосфере на высоте ~65 км произошел отстрел крышки парашютного отсека с одновременным вводом в действие вытяжного парашюта и парашюта увода верхней части теплозащитного корпуса СА. Скорость спуска снизилась с 250 м/сек до 150 м/сек. Затем раскрылся тормозной парашют, включился радиокомплекс и началась передача на Землю научной и служебной информации путем ретрансляции через ИСВ. Через 4 сек была сброшена нижняя полусфера теплозащитного корпуса. Тормозной парашют функционировал 15 сек и, уменьшив скорость снижения аппарата до 50 м/сек, в облачном слое на высоте ~62 км ввел в действие основной трехкупольный парашют общей площадью 180 м2. СА прошел облачный слой за ~ 20 мин, после чего основной парашют был отделен и дальнейшее уменьшение скорости до значения ~7 м/сек происходило с помощью тормозного щитка.

СА станций «Венера-9» и «Венера-10» совершили мягкую посадку на освещенной Солнцем, но невидимой с Земли стороне Венеры соответственно 22 и 25 октября в 8 час 13 мин 07 сек и в 8 час 13 мин 06 сек. Расстояние между точками посадки составляет ~2200 км.

Передача телевизионной панорамы началась через ~2 мин после посадки и продолжалась в течение всего времени работы СА на поверхности планеты. По радиолинии периодически передавались данные от научной аппаратуры и служебная информация о состоянии и условиях работы приборов и узлов. Информация с СА «Венера-9» поступала в течение 53 мин, а с СА «Венера-10» - в течение 65 мин. В момент прекращения связи температура внутри аппаратов не превышала 60 °С, и бортовая аппаратура продолжала функционирование.

На обоих СА были установлены следующие научные приборы: 1) панорамный телефотометр для изучения оптических свойств и получения изображения поверхности в месте посадки; 2) фотометр для измерения световых потоков в пяти спектральных интервалах в диапазоне длин волн от 0,5 до 1,0 мкм; 3) фотометр для измерения яркости атмосферы в трех спектральных интервалах ок. 0,8 мкм] 4) нефелометр, предназначенный для измерения рассеивающей способности атмосферы; 5) датчики давления и температуры; 6) датчики перегрузки для измерения ускорений, возникающих на участке аэродинамического торможения; 7) масс-спектрометр для измерения химического состава атмосферы; 8) анемометр для определения скорости ветра на поверхности планеты; 9) гамма-спектрометр для определения содержания естественных радиоактивных элементов в поверхностном слое Венеры; 10) радиационный плотнометр для определения плотности грунта в поверхностном слое.

Все приборы работали в соответствии с программой. Ниже приведены некоторые результаты обработки полученной информации.

Фотометр для измерения световых потоков был включен на высоте около 65 км и функционировал в течение всего спуска и на поверхности до окончания работы СА. По предварительным данным, ослабление света в облачном слое над районом посадки СА незначительно и происходит в основном на высотах выше 50 км. Основное снижение световых потоков происходит за счет релеевского рассеяния в плотных слоях атмосферы. Как показали измерения, освещенность на поверхности Венеры около 10 000 люкс, что эквивалентно освещенности на поверхности Земли в средних широтах в полдень, если небо закрыто сплошными облаками. Фотометр для измерения яркости атмосферы работал от высоты 63 до 34 км. Полученные данные свидетельствуют, что на высотах 35-40 км водяного пара в ~1000 раз меньше, чем углекислого газа. Оптические свойства атмосферы исследовались также с помощью нефелометра. Совместный анализ результатов измерений, проведенных фотометрической и нефелометрической аппаратурой, показал, что облака в атмосфере Венеры простираются на большую глубину и, вероятно, образуют несколько слоев. Основной облачный слой, имеющий конденсационное происхождение, находится выше 49 км. Сами облака довольно прозрачные, существенно менее плотные, чем земные. По-видимому, в атмосфере присутствуют рассеивающие частицы различного химического состава.

По данным о допплеровском смещении частоты передаваемого с СА радиосигнала определялась скорость ветра на разных высотах. Структура атмосферных течений на участках снижения обоих СА очень сходна и подтверждает структуру, найденную по измерениям радиосигналов СА «Венера-8». По данным СА «Венера-9», местная скорость ветра на поверхности составляет 0,4-0,7 м/сек, по данным СА «Венера-10»,- 0,8- 1,3 м/сек. Измерения давления и температуры атмосферы подтвердили зависимость этих характеристик от высоты, установленную во время предшествующих полетов АМС «Венера». В местах посадки СА температура и давление у поверхности составили 460°С и 90 атм. На рис. 8, 9 приведены изображения поверхности планеты Венера в местах посадки СА станций «Венера-9» и «Венера-10». Они получены с помощью оптико-механических панорамных телекамер с угловым разрешением ~1/3 градуса. Их оптическое устройство помещается на высоте 1 м от поверхности. На панорамах видна в разной степени разрушенная каменистая поверхность. Тени на деталях поверхности везде направлены в сторону СА, что указывает на освещенность рассеянным светом. Видна линия горизонта, а над ней светлое небо Венеры. СА «Венера-9» совершил посадку на склоне значительной крутизны (~30°). На панораме (см. рис. 8) виден развал камней с преобладающими размерами в несколько десятков сантиметров, а в промежутках между камнями - грунт. Многие камни имеют остроугольные очертания. Основной особенностью участка посадки СА «Венера-10» является общая сглаженность рельефа. На панораме (см. рис. 9) видно несколько каменных глыб, слабо возвышающихся над более темной поверхностью относительно мелкозернистого грунта, в общем похожего на грунт вблизи СА «Венера-9». По-видимому, СА «Венера-10» совершил посадку на поверхность типа равнины или плоскогорья. Анализ гамма-излучения венерианских пород позволил установить содержание в них естественных радиоактивных элементов: калия - 0,3%, тория - 0,0002%, урана - 0,0001%. Это соответствует наиболее широко распространенным изверженным породам земной коры - базальтовым породам. Измеренная величина плотности породы Венеры в месте посадки СА «Венера-10» составляет 2,8 ± 0,1 г/см3. На искусственных спутниках «Венера-9» и «Венера-10» была установлена следующая научная аппаратура, предназначенная для изучения облачного слоя, верхней атмосферы и взаимодействия солнечного ветра с планетой: 1) панорамная телевизионная камера для получения изображений облачного слоя; 2) инфракрасный спектрометр - измерение интенсивности полос поглощения атмосферных газов и отражательной способности облачного слоя; 3) инфракрасный радиометр - измерение температуры облачного слоя; 4) фотометр - измерение яркости облачного слоя в ультрафиолетовых лучах (длина волны 3500 Ằ); 5) фотополяриметр - измерение яркости и поляризации солнечного излучения, отраженного облачным слоем в области спектра от 4000 до 8000Ằ; 6) спектрометр на область 2400-7000Ằ- исследование структуры надоблачной атмосферы; 7) фотометр для измерения интенсивности солнечного излучения, рассеянного атомами водорода во внешних слоях атмосферы Венеры; 8) спектрометр для изучения спектра свечения атмосферы Венеры в области длин волн от 3000 до 8000Ằ; 9) аппаратура для экспериментов по радиопросвечиванию атмосферы; 10) магнитометр; 11) плазменный электростатический спектрометр; 12) ловушки заряженных частиц. На ИСВ установлены также приборы для исследования солнечных космических лучей.

Предварительный анализ части информации показал следующее. Верхняя граница облачного слоя расположена на высоте около 63-68 км, причем есть основания считать, что на ночной стороне граница облаков лежит на высоте 63-64 км, а на дневной - на 65-68 км. Измеренная яркостная температура облачного слоя находится в пределах 233 - 235°К. На ночной стороне температура близка к 244°К, т. е. на - 10°выше, чем на дневной стороне планеты. Яркость в ультрафиолетовых лучах меняется по диску в пределах 20%, иногда - одновременно с изменениями температуры.

Неоднократная регистрация свечения ночного неба показала, что его спектр резко отличается от спектра свечения ночного неба Земли.

Существование на орбитах спутников двух станций дало возможность впервые осуществить двухчастотное радиопросвечивание атмосферы Венеры с одновременным приемом сигналов от двух космических аппаратов. При этом сигналы заходящей за планету станции осуществляли радиопросвечивание атмосферы, а сигналы незаходящей станции позволяли учесть влияние трассы связи на результаты измерений от первой станции. Проведение измерений позволило установить неизвестный ранее факт значительной изменчивости параметров ночной ионосферы Венеры. Профили электронной концентрации, полученные с интервалом в 1-2 дня, могут отличаться не только значениями концентрации электронов в максимуме, но и формой распределения. В некоторых случаях распределение имеет один максимум, в других - два, не всегда равных по величине. Концентрация в главном максимуме меняется от 5·103см-3 до 1,8·104см-3, толщина слоя от 7-10 км до 50-60 км. Распределение электронной концентрации в дневной ионосфере Венеры имеет главный максимум с концентрацией 5·105 см-3, а также несколько дополнительных, лежащих выше основного.

Измерения с ИСВ дали возможность определить положение фронта околопланетной ударной волны и оценить его толщину с существенно большим пространственным разрешением, чем в прежних экспериментах. Положение фронта хорошо согласуется с ранее полученными результатами. Такая стабильность положения фронта околопланетной ударной волны, по-видимому, характерна для создающего ударную волну препятствия немагнитной природы (ионосферой). Толщина фронта равна нескольким десяткам километров.


Маров:
После того, как в 1972 году благодаря успешной посадке «Венеры-8» были полностью достигнуты цели исследований Венеры серией автоматических станций 3МВ, советские специалисты решили пропустить следующее окно запуска 1973 года, чтобы разработать космическую станцию нового поколения, способную вывести на орбиту вокруг Венеры орбитальный аппарат с комплексом научных приборов, и одновременно высадить на поверхность большой и более функциональный посадочный аппарат, оснащенный научными приборами и фотокамерами для панорамной съемки. За основу новой космической станции «Венера» была принята космическая станция «Марс», запускаемая ракетой-носителем «Протон», которая продемонстрировала свои несомненные достоинства в 1971 году. В июне 1975 года были запущены две такие новые космические станции «Венера-9» и «Венера-10». Их работа произвела глубокое впечатление на мировое научное сообщество благодаря тому, что после отделения спускаемых аппаратов, осуществивших посадку на Венеру, сами станции вышли на орбиты вокруг планеты. Более того, оба посадочных аппарата передали много важных данных об атмосфере и облаках при спуске и смогли продержаться на горячей поверхности более часа, впервые в мире передав оттуда черно-белые фотографии поверхности планеты и данные о составе поверхностных пород.
После неудач с исследованиями Марса в 1973 году и успешной работы «Викингов», советские специалисты на время отказались от продолжения марсианской кампании, сосредоточившись на исследованиях Венеры. Эта стратегия продолжалась фактически до 1988 года, когда произошло возвращение к Марсу через программу «Фобос». Тем временем новые космические станции серии «Венера» продолжили длинную цепочку успехов.
Посадочный аппарат «Венеры-8» смог выжить в тяжелых климатических условиях на поверхности Венеры в 1972 году около часа, что стало крупным научно-техническим достижением и вместе с тем пределом возможностей космических станций серии 3МВ. Теперь советскиеученые и инженеры были готовы к следующему шагу. К этому времени уже имелось достаточно много данных об атмосфере Венеры и условиях на поверхности, чтобы сконструировать многофункциональный посадочный аппарат, оснащенный фотокамерами для получения изображений поверхности и научным оборудованием для проведения исследований на поверхности и самой поверхности. Вызов состоял в том, чтобы обеспечить работоспособность оборудования в столь непривычных условиях окружающей среды. Кроме того, в 1971 году, в ходе выполнения программ «Марс-2» и «Марс-3» тяжелая космическая станция «Марс», запускаемая ракетой-носителем «Протон», доказала, что она обладает уникальными возможностями. Полеты обеих орбитальных станций были успешными, а «Марс-3» успешно совершил посадку на планету. В 1973 году «Марс-6» великолепно выполнил в автономном режиме сложнейшие операции по входу в атмосферу и спуску вплоть до касания поверхности. Неслучайно поэтому космическая станция «Марс» послужила основой для нового поколения космических станций «Венера». Однако спускаемый аппарат был полностью переделан. Впервые после начала запусков на Венеру в 1961 году Советский Союз пропустил возможность запуска на Венеру в октябре 1973 года, пока шла разработка новой космической станции.
Основное различие между тяжелыми космическими станциями для Марса и для Венеры, запускаемыми «Протоном», состояло в конструкции спускаемого аппарата. Космическому аппарату, входящему в разреженную атмосферу Марса, требовался большой аэродинамический тормозной экран для быстрого торможения в верхней части атмосферы и большой устойчивый парашют, чтобы уменьшить скорость до безопасных значений перед достижением поверхности. В свою очередь, толстая плотная атмосфера Венеры допускала более простую систему входа в атмосферу и посадки. Новая конструкция представляла собой полый сферический сосуд, в котором размещались тяжелый посадочный аппарат и его парашютная система. Поскольку предыдущие полеты надежно установили, что атмосфера достаточно толстая и горячая, была предложена и реализована оригинальная система спуска, позволяющая провести измерения в атмосфере и вместе с тем достаточно быстро достичь поверхности, чтобы аппарат не успел нагреться. Эта система осуществляла спуск как бы в обратном порядке: вначале на большой высоте раскрывался большой трехкупольный парашют, обеспечивавший приемлемую скорость снижения в облаках, а затем парашют отбрасывался еще высоко в атмосфере и дальше посадочный аппарат падал с использованием аэродинамического тормозного щита (юбки), одновременно обеспечивавшего его устойчивость при спуске. Поскольку скорость свободного падения у поверхности была достаточна для выживания аппарата и его оборудования после сравнительно жесткой посадки, тормозные ракеты не требовались.
Сама космическая станция подверглась минимальной модификации, включавшей уменьшение размера и расположения солнечных батарей, систему терморегулирования и повышение надежности. Ключевые изменения коснулись системы связи с Землей, поскольку при посадке на дневную сторону Венеры зона прямой видимости отсутствовала, и связь с посадочным аппаратом осуществлялась через орбитальный аппарат, служивший ретранслятором, что существенно увеличило скорость передачи данных с посадочного аппарата. Программа входа в атмосферу Венеры также существенно отличалась от марсианской. Космическая станция с посадочным аппаратом сперва наводилась на точку входа в атмосферу, до того, как будет достигнута точка выхода на орбиту. За несколько дней до прибытия на Венеру от станции отделялся посадочный аппарат, продолжавший полет в пассивном режиме. Сразу же после этого космическая станция совершала маневр коррекции, чтобы достичь точки выхода на орбиту. Последовательность операций была задана таким образом, чтобы к моменту начала передачи информации с посадочного аппарата включался двигатель космической станции для выхода на орбиту спутника Венеры, так чтобы станция находилась на линии прямой видимости с посадочным аппаратом для ретрансляции данных*.
*В результате этого сложного маневра, к моменту входа спускаемого аппарата в атмосферу орбитальный модуль успевал совершить полуоборот вокруг Венеры, оказываясь в створе приема спускаемого аппарата. Этим обеспечивалась максимальная продолжительность сеанса связи через орбитальный модуль, который использовался в качестве ретранслятора, причем при ограниченном времени выживания посадочного аппарата на поверхности вся информация должна была быть снята с научных приборов за один сеанс связи.
Главной научной задачей посадочного аппарата было получение панорамного изображения с поверхности Венеры. Тем самым определялось минимальное время работы посадочного аппарата на поверхности, а также скорость передачи данных через спутник. Наряду с этим, новые возможности и большая масса посадочного аппарата позволили оснастить его рядом приборов для исследования атмосферы и поверхности, которые до той поры ни разу не запускались в космос. В их число входили приборы (нефелометры) для измерения вертикальной структуры, микрофизических свойств и состава аэрозолей внутри облаков и под облаками, вертикального и спектрального распределения потока солнечного света, проникающего сквозь облака, на нескольких углах зрения, анализа химического и изотопного состава атмосферы и прямых измерений ветра на поверхности. Для проведения первых исследований на орбите спутника Венеры космическая станция была оснащена приборами для изучения структуры средней и верхней атмосферы, верхнего слоя облаков, теплового излучения планеты и ее плазменного окружения.
Вначале предполагалось использовать космическую станцию в качестве пролетного аппарата с ретранслятором для обеспечения посадочной программы, но НПО имени Лавочкина и ИКИ энергично агитировали за орбитальный аппарат и убедили руководство космической программы принять вариант со спутником, что позволяло провести ряд дополнительных и оригинальных исследований. И, конечно, сам факт вывода на орбиту вокруг Венеры ее первого искусственного спутника был крупным достижением в космических исследованиях.

Космическая станция «Венера-9» и «Венера-10» были первыми представителями нового поколения космических станций для исследований Венеры. Они были в пять раз тяжелее своих предшественниц и запускались более мощным четырехступенчатым «Протоном-К». В 1969 году эта ракета-носитель была впервые предложена для лунной программы Е-8, а затем использовалась для планетных кампаний М-69, М-71 и М-73. Новые космические станции «Венера» состояли из орбитального аппарата, сверху которого располагалась система входа в атмосферу, а внутри неё находился посадочный аппарат. Новые система входа и посадочный аппарат прошли широкомасштабные испытания в аэродинамических трубах и при сбрасывании с самолетов. Две космические станции, подготовленные для этого окна запуска, были практически идентичны, но «Венера-10» была слегка тяжелее, и для более длительной работы двигателя при выходе на орбиту спутника Венеры ей требовалось больше топлива.



Космическая станция «Венера-9»

Стартовая масса: «Венера-9» - 4936 кг, «Венера-10» - 5033 кг.
Масса топлива: «Венера-9» - 1093 кг, «Венера-10» - 1 159 кг.
Масса орбитального аппарата без топлива:
«Венера-9» - 2283 кг, «Венера-10» - 2 314 кг.
Масса посадочного аппарата с системой входа в атмосферу: 1 560 кг.
Масса посадочного аппарата: 660 кг.

Орбитальный модуль. В основе орбитального аппарата лежала космическая станция М-71. Его цилиндрический корпус был образован из баков, заполненных несимметричным диметилгидразином (НДМГ) и азотным тетроксидом в качестве топлива. Диаметр аппарата (110 см) был меньше диаметра его марсианской версии (180 см), а длина его была на 1 м меньше. Под корпусом располагался ракетный двигатель с возможностью повторного запуска КТДУ-425А, который мог развивать тягу от 9,856 до 18,890 Н с полным временем работы 560 секунд. Система управления и научные приборы располагались в герметичном тороидальном отсеке диаметром 2,35 м, прикрепленном к основанию цилиндра, к которому крепились сопла вспомогательных двигателей, выступающих из тора. Навигационная оптика, прикрепленная к внешней части приборного отсека, включала в себя несколько датчиков Солнца, собранных в линейный кластер, обрамленный по сторонам дублированными телескопическими датчиками Канопуса, направленными вниз. Датчики Земли были расположены таким образом, чтобы они были направлены в ту же сторону, что и остронаправленная параболическая антенна с высоким коэффициентом усиления. Вместе с установленным наверху посадочным аппаратом космическая станция достигала в высоту 2,8 метра.



Системы и научное оборудование космических станций «Венера-9» и «Венера-10»: 1 - орбитальный аппарат, 2 - спускаемый аппарат, 3 - научное оборудование, 4 - параболически остронаправленная антенна, 5 - топливный бак, 6 - трубопровод системы терморегулирования, 7 - датчик Земли, 8 - научное оборудование, 9 - датчик Канопуса, 10 - датчик Солнца, 11 - всенаправленная антенна, 12, 13 - научное оборудование, 14 - газовые баллоны системы ориентации, 15 - радиатор системы терморегулирования, 16 - сопла системы ориентации, 17 - магнитометр, 18 - солнечные батареи

По обоим сторонам цилиндра располагались панели солнечных батарей размером 1,25x2,1 м, размах которых в раскрытом состоянии достигал 6,7 м, но с учетом близости Венеры к Солнцу их площадь существенно уменьшилась по сравнению с батареями станции «Марс». На них были установлены струйные реактивные двигатели для управления ориентацией станции, штанги феррозондовых магнитометров и антенна ретранслятора для связи с посадочным аппаратом на этапах входа в атмосферу, спуска и посадки. Также по сторонам цилиндра располагались радиаторы системы терморегулирования и баки, в которых под давлением 350 бар находился азот для двигателей системы ориентации. В течение межпланетного перелета жалюзи на оболочке отделяемого аппарата с системой входа в атмосферу обеспечивали пассивный контроль его теплового режима. Информация о работе системы входа в атмосферу и данные с посадочного аппарата передавались на Землю через ретранслятор орбитального аппарата в режиме реального времени. Остронаправленная параболическая антенна диаметром 1,6 м для связи с Землей в дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн была установлена на боковой стороне цилиндра.

Рядом с нею располагались шесть всенаправленных спиральных антенн: четыре для связи с Землей и две для связи с посадочным аппаратом. Работа командной радиолинии обеспечивалась спиральной антенной на частоте 769 МГц. Была предусмотрена возможность записи и хранения 16 мегабайт информации на ленточный магнитофон. Передача данных на Землю осуществлялась в режиме импульсно-кодовой фазовой модуляции через остронаправленную параболическую антенну со скоростью 3 кбит/с, а в экстренном случае - с гораздо меньшей скоростью с использованием спиральных антенн*. Данные с посадочного аппарата, помимо ретрансляции на Землю через параболическую антенну в режиме реального времени, записывались также на магнитном носителе для их последующей резервной передачи.
*Радиокомплекс работал на волнах 8 и 32 см.




Космическая станция «Венера-9» во время испытаний в НПО им. Лавочкина

Компьютер космической станции был подобен тому, который обеспечивал работу программы М-71. Как и в случае с Марсом, эта конструкция послужила основой для всех космических станций «Венера», а «Протон-К» в итоге стал единственной планетной ракетой-носителем в Советском Союзе.
Система входа в атмосферу. Новый многоцелевой посадочный аппарат находился в сферической оболочке диаметром 2,4 м, которая обеспечивала вход в атмосферу на гиперзвуковой скорости, защищая посадочный аппарат, и раскрывалась после того, как скорость спуска сквозь атмосферу снижалась до дозвуковых значений. Она представляла собой простую сферу, покрытую абляционным материалом, состоявшим из асбестового композита поверх пеноматериала, которая аэродинамически стабилизировалась в полете за счет смещения центра масс к фронтальной стороне. Угол входа в атмосферу был более пологим, чем для спускаемых аппаратов 3МВ, чтобы уменьшить пиковую перегрузку примерно с 450g до более умеренных значений 150-180р. После входа в атмосферу сфера разделялась на две половинки, освобождая посадочный аппарат и парашютную систему.
Посадочный аппарат. Посадочный аппарат высотой 2 м был значительно больше, чем спускаемый аппарат 3МВ и мог иметь на борту больше научных приборов. У самых первых аппаратов «Венера» скорость прямой передачи данных на Землю была ограничена 1 битом в секунду, и была возможна только при условии прямой радиовидимости. Новый посадочный аппарат был снабжен аккумуляторами большей емкости и передавал данные на орбитальный аппарат посредством двух ОВЧ-каналов со скоростью 256 бит/с. Данные ретранслировались на Землю с помощью остронаправленной параболической антенны.



Системы и научное оборудование спускаемых аппаратов космических станций «Венера-9» и «Венера-10»: 1 - теплозащитный экран, 2 - приборный отсек посадочного аппарата, 3 - теплоизоляционная защита посадочного аппарата, 4 - парашют, 5 - научные приборы, работающее во время спуска, 6 - аэродинамический тормозной щит, 7 - кольцевой амортизатор посадочного аппарата, 8 - передающая спиральная антенна, 9 - блок электроники, 10 - научное оборудование, 11 - панорамная камера, 12 - анемометр, 13 - лампа подсветки

В общих чертах посадочный аппарат представлял собой герметичный титановый сосуд сферической формы диаметром 80 см, в котором находилась большая часть приборов и электроники. Он был прикреплен к посадочному кольцевому амортизатору системой демпферов. Сверху располагался дискообразный аэродинамический щиток диаметром 2,1 м, предназначенный для уменьшения скорости снижения и стабилизации аппарата во время его свободного падения в нижней атмосфере. Этот щиток работал так же как отражатель свернутой в цилиндр и расположенной на нем всенаправленной антенны. Внутри цилиндра диаметром 80 см и высотой 40 см находились парашюты и научные приборы для работы во время спуска. Сфера состояла из нескольких секций, сваренных друг с другом швом из золотой проволоки. Она была закрыта 12-ти сантиметровым слоем пористого теплоизоляционного материала в виде сот, а поверх него - тонкой титановой оболочкой. Внутри сфера также была выложена теплоизолирующим пеноматериалом из полиуретана. Тепловой режим рассчитывался по аналогии с предыдущими посадочными аппаратами. Помимо эффективной теплоизоляции, при подлете к планете посадочный аппарат предварительно охлаждался до температуры -10°С холодным воздухом от орбитального аппарата через две трубки, проходившие через всю конструкцию станции. Тепло атмосферы, проникавшее сквозь слои теплоизоляции, поглощалось тепловыми аккумуляторами на основе тригидрата нитрата лития. Эта соль плавилась при температуре 33°С, а система циркуляции газа распределяла тепло равномерно по всему объему, поддерживая эту температуру внутри аппарата до полного расплавления запаса соли. Эти меры и время жизни аккумуляторов обеспечивали функционирование станции в течение примерно двух часов после посадки, что также было крупным научно-техническим достижением



Посадочный аппарат космической станции «Венера-9» с кольцевым посадочным амортизатором, сферическим герметичным приборным отсеком и аэродинамическим тормозным щитом вокруг расположенной сверху антенны цилиндрической формы. Справа под аэродинамическим щитом виден подвесной контейнер с телекамерой, а рядом с ним - прижатый к сферическому корпусу аппарата гамма-денситометр в виде «малярного валика». Слева под щитом располагается спектрофотометр. Для освещения поля зрения двух камер к амортизационным распоркам прикреплены лампы подсветки. Слева поверх щита установлен чашечный анемометр для измерения скорости ветра у поверхности. Внешний теплоизоляционный слой отсутствует. Две разнесенные трубы слева предназначаются для предварительного охлаждения посадочного аппарата перед его отстыковкой от космической станции



Посадочный аппарат «Венера-9» во время испытаний в НПО им. Лавочкина. Для упрощения доступа удален центральный сегмент герметичного корпуса. Инженер смотрит на телекамеру.

Вход в атмосферу, спуск и посадка. Маневр коррекции на промежуточном участке траектории выводил космическую станцию к точке входа в атмосферу. Посадочный аппарат с системой входа в атмосферу отделялся за два дня до прилета на Венеру, чтобы выйти на баллистическую траекторию и войти в атмосферу на скорости 10,7 км/с под углом атаки в диапазоне от 18 до 23°. Шесть секунд спустя вошедший в атмосферу аппарат испытывал пиковую перегрузку 170g. Через 20 секунд, после замедления до 250 м/с при перегрузке 2g, на высоте 65 км раскрывался маленький вытяжной парашют, снабженный вытяжным тросом для вытягивания 2,8-метрового тормозного парашюта. Затем сферическая оболочка разделялась на две полусферы, и тормозной парашют уводил верхнюю полусферу с прикрепленным к ней посадочным аппаратом от нижней полусферы, одновременно раскрывая второй тормозной парашют. По прошествии еще 11 секунд, на высоте от 60 до 62 км при скорости 50 м/с, от верхней полусферы отделялся посадочный аппарат, который одновременно извлекал из цилиндрической секции в верхней части посадочного аппарата три основных парашюта* диаметром 4,3 м каждый.
*Парашютная ткань была способна противостоять температурам до 450°С.



Схема подлета космических станций «Венера-9» и «Венера-10», отделения посадочного аппарата, выхода на орбиту вокруг Венеры и ретрансляции данных с посадочного аппарата через орбитальный аппарат на Землю. Космическая станция первоначально нацеливалась таким образом, чтобы посадочный аппарат вошел в атмосферу Венеры на солнечной стороне вне поля зрения с Земли. Два дня спустя посадочный аппарат отделяется, а орбитальный аппарат совершает маневр увода и запускает основной двигатель с целью выхода на орбиту искусственного спутника Венеры до момента прибытия посадочного аппарата. Вскоре после выхода на орбиту орбитальный аппарат оказывается над местом посадки в положении, позволяющем осуществить ретрансляцию данных с посадочного аппарата во время входа в атмосферу, спуска, посадки и работы на поверхности планеты

После раскрытия основных парашютов включались научные приборы посадочного аппарата. Около 20 минут он спускался сквозь слой облаков на скорости около 50 м/с. Достигнув высоты 50 км, посадочный аппарат отбрасывал парашюты и следующие 55 минут находился в свободном падении, испытывая торможение только за счет дискообразного аэродинамического щитка (юбки). Скорость падения постепенно замедлялась по мере увеличения плотности атмосферы с приближением к поверхности. Эта оригинальная стратегия была выбрана с целью минимизации нагрева аппарата в процессе спуска, за счет чего продлевалось время его жизни на поверхности. У поверхности планеты скорость падения составляла 7 м/с, а удар амортизировался металлическим посадочным кольцом.

Полезная нагрузка
Орбитальный модуль:
1. Панорамные камеры ультрафиолетового диапазона (от 355 до 445 нм для «Венеры-9» и от 345 до 380 нм для «Венеры-10») для изучения облаков.
2. Инфракрасный спектрометр (от 1,6 до 2,8 мкм) для изучения облаков.
3. Тепловой инфракрасный радиометр (8-28 мкм) для изучения облаков.
4. Фотополяриметры (335-800 нм) для изучения облаков.
5. Фотометр для регистрации соотношения атомарного водорода и дейтерия (H/D) в линии Лайман-альфа.
6. Спектрометр свечения атмосферы (300-800 нм).
7. Трехкомпонентный магнитометр.
8. Электростатический анализатор плазмы.
9. Ловушки заряженных частиц.
10. Протонный спектрометр.
11. Черенковский детектор заряженных частиц.
12. Аппаратура для радиозатменных исследований на сантиметровых и дециметровых волнах.
13. Бистатический радар на волне 32 см для исследований топографии Венеры.
Две фотокамеры для съемки верхнего слоя облаков были аналогичны камерам на основе построчно сканирующих фотометров орбитальных аппаратов «Марс-4» и «Марс-5» и осуществляли сканирование перпендикулярно траектории с углом зрения 30°, а сканирование вдоль траектории осуществлялось за счет движения самого аппарата. В фотокамерах космических станций «Венера» использовались фиолетовые и ультрафиолетовые светофильтры, сканирование осуществлялось с разрешением 500 считываний на строку с частотой 2 строки в секунду. Изображения обычно передавались с разрешением 256 пикселей на строку при шести битах на пиксель. Разрешение типичного панорамного изображения составляло 6000 пикселей в длину. В периапсисе орбиты на высоте около 5000 км это обеспечивало разрешение на вершине облаков примерно от 6 до 30 км.
Помимо фотокамер, изучение облачности проводилось в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах при помощи спектрометров и фотометров. Фотополяриметры представляли собой усовершенствованную версию приборов, использовавшихся в программах М-71 и М-73, в их создании принимали участие французские ученые. Инфракрасный спектрометр использовал линейно-круговой интерференционный фильтр й осуществлял сканирование планеты с высоким разрешением. Тепловое инфракрасное излучение измерялось двумя рупорными радиометрами в диапазонах от 8 до 13 мкм и от 18 до 28 мкм, где атмосфера из двуокиси углерода относительно прозрачна. Ультрафиолетовый спектрометр французского производства был предназначен для изучения облаков, формируя изображения и изучая пространственные профили у лимба планеты на двух длинах волн с разрешением 16". Детектор заряженных частиц включал в себя датчики электронов низких энергий, протонов и альфа-частиц, три полупроводниковых счетчика, два газоразрядных счетчика и черенковский детектор.


Этапы спуска и посадки посадочных аппаратов космических станций «Венера-9» и «Венера-10»: 1 — отделение посадочного аппарата от станции за два дня до входа в атмосферу, 2 — вход в атмосферу с максимальной перегрузкой 170g, 3 — Вытяжной парашют вытягивает первый парашют, 4 — первый парашют уводит верхнюю крышку, выводит и раскрывает второй тормозной парашют — нижняя часть аэродинамической оболочки отбрасывается, включается радиопередатчик и научные приборы, 5 — на высоте 62 км раскрывается основной трехкупольный парашют — в течение 20 минут спуска сквозь облака проводятся научные измерения, 6 — на высоте 50 км посадочный аппарат освобождается от основного парашюта и начинается спуск на аэродинамическом тормозном щите, проводятся научные измерения, 7 — 55 минут спустя посадочный аппарат оказывается на поверхности

Посадочный аппарат
Приборы для измерений во время входа в атмосферу и спуска: 1. Широкополосный фотометр с тремя каналами видимого и двумя каналами инфракрасного диапазонов в трех телесных углах для измерения лучистого потока в атмосфере и на поверхности.
2. Узкополосный инфракрасный фотометр с тремя каналами около 0,8 мкм для измерения отношений потоков излучения в полосах водяного пара, двуокиси углерода и фона.
3. Нефелометры обратного и углового рассеяния на длине волны 0,92 мкм для исследования по характеристикам светорассеяния структуры, состава и свойств облаков на высотах от 63 до 18 км.
4. Датчики для измерения температуры и давления от 63 км до поверхности.
5. Акселерометры для определения структуры атмосферы на высотах между 110 и 76 км.
6. Масс-спектрометр для исследования химического состава атмосферы на высотах от 63 до 34 км.
7. Бортовые радиопередатчики для измерений высотного профиля скорости ветра и турбулентности по допплеровскому сдвигу несущей частоты.

По сравнению с «Венерой-8» новые фотометры были значительно более сложными и совершенными. Нисходящий и восходящий потоки излучения измерялись в диапазоне от 0,440 до 1,160 мкм в пяти полосах шириной от 0,1 до 0,3 мкм с использованием зеленого, желтого, красного и двух инфракрасных (ИК1 и ИК2) стеклянных светофильтров. Результаты этих измерений дополнялись данными инфракрасного фотометра, проводившего измерения в трех каналах, один из которых был центрирован на линии поглощения двуокиси углерода 0,78 мкм, другой — на линии поглощения воды 0,82 мкм, а третий фоновый канал — на 0,8 мкм, причем спектральная ширина каждого канала составляла 0,005 мкм. Нефелометры углового и обратного рассеяния были совершенно новыми инструментами в космических исследованиях. Они измеряли, как частицы облаков или дымки рассеивают свет от внутреннего импульсного источника. Эту информацию, путем решения обратных задач, можно было использовать для вычисления структуры облаков, концентрации частиц и их распределения по размерам (плотности капель в облаках) и коэффициента преломления света частицами облаков, несущего информацию об их составе, то есть о природе облаков. Датчики фотометров и нефелометр монтировались на внешней поверхности посадочного аппарата для непосредственного доступа к окружающей среде. Они были оснащены собственной теплозащитой и связаны с электронными блоками внутри аппарата посредством волоконной оптики. Масс-спектрометр представлял собой радиочастотный монопольный прибор с регулятором давления и был рассчитан для работы при давлениях от 0,1 до 10 бар. Измерения допплеровского сдвига частоты проводились с использованием бортового передатчика, оснащенного высокостабильным кварцевым генератором. На верхней стороне аэродинамического щитка были смонтированы два анемометра для измерения атмосферной турбулентности.
Описание миссии
Орбитальный аппарат «Венера-9». «Венера-9» была запущена 8 июня 1975 года. 16 июня и 15 октября были проведены коррекции траектории, и станция была нацелена на точку входа в атмосферу Венеры. После отделения посадочного аппарата 20 октября был произведен запуск двигателя, сообщивший станции скорость 247,3 м/с для ее перевода к точке выхода на орбиту. 22 октября был повторно произведен запуск тормозного двигателя, сообщивший станции скорость 922,7 м/с, и «Венера-9» вышла на орбиту искусственного спутника Венеры с периодом 48,30 ч, наклонением орбиты 30°, высотой в перицентре 7600 км и в апоцентре 118 000 км. Это был первый в мире космический аппарат, выведенный на орбиту вокруг Венеры. Сразу же была установлена связь с системой входа посадочного аппарата через ретранслятор спутника. Первоначальная орбита была 1500x111700 км с наклоном к экватору 34,17°. Затем ее скорректировали до 1300x112 200 км и, наконец, до 1 547x112 144 км при наклоне 34,15°. В течение 3-х месяцев орбитальный аппарат проводил научные наблюдения, которые были прерваны сбоем в работе бортового передатчика.

Сиддики:
Научные инструменты:
Орбитальный аппарат:
1. система визуализации
2. инфракрасный радиометр
3. инфракрасный радиометр
4. фотометр
5. фотополяриметр
6. ультрафиолетовый спектрометр
7. радиофизический эксперимент
8. магнитометр
9. плазменный электростатический спектрометр
10. ловушки заряженных частиц
Венера-9 была первой из нового поколения советских космических зондов («4V»), разработанных для исследования Венеры и разработанных на базе платформ M-71 и M-73 Марс. Запущенные более мощной РН «Протон-К», новые космические аппараты были почти в пять раз тяжелее своих предшественников. Каждый космический аппарат состоял как из орбитального блока, так и из спускаемого аппарата, первый из которых был оснащен мощным двигателем 11D425A, с тягой 1928 кгс (с возможностью дросселирования до 1005 кгс). Для этой серии миссий орбитальные блоки весом 2300 кг (масса на выходе на орбиту Венеры) будут служить орбитальными аппаратами, фотографирующими планету в ультрафиолетовом свете и проводящими другие научные исследования. 660-килограммовые СА совершенно нового дизайна использовали аэродинамическое торможение при входе в атмосферу Венеры и имели панорамный фотометр для съемки поверхности. От старта до Венеры они были бы упакованы в сферическую входную капсулу весом 1560 кг диаметром 2,4 метра. ...
Орбитальный аппарат Венера-9 тем временем вышел на орбиту 1510 х 112 200 километров вокруг планеты с углом наклона 34° 10' и выступил в роли ретранслятора связи для спускаемого аппарата. Он стало первым космическим аппаратом, который вышел на орбиту вокруг Венеры. Советы объявили 22 марта 1976 года, что основная задача орбитального аппарата, которая включала использование ультрафиолетовых камер французского производства для получения фотографий с 1200-метровой развёрткой, была выполнена.
Вики:
В полёте «Венера-9» было проведено две коррекции траектории. За двое суток до подлёта к Венере от КА были отделён СА.
После отделения СА космический аппарат был переведен на пролётные траектории, а затем выведен на орбиту искусственного спутника спутника Венеры с периодом ~ 48 часов. Для передачи научной информации была реализована необходимая баллистическая схема, обеспечившая требуемое пространство, взаимное положение КА и СА. Информация, полученная СА, передавалась на свой КА, ставший к этому времени искусственным спутником Венеры, и ретранслировалась на Землю. Искусственные спутники позволили получить телевизионные изображения облачного слоя, распределение температуры по верхней границе облаков, спектры ночного свечения планеты, провести исследования водородной короны, многократное радиопросвечивание атмосферы и ионосферы, измерение магнитных полей и околопланетной плазмы. Большое внимание привлекло обнаружение гроз и молний в слое облачности на планете.

СА «Венера-9»


8 июня 1975 02:38:00 - старт
20 октября 1975 - отделён от АМС "Венера-9"
22 октября 1975 05:13:07 - посадка на Венеру
связь с СА на поверхности - 53 мин

Маров:
Приборы для работы на поверхности:
1. Две панорамные телекамеры с прожекторами для подсветки.
2. Чашечный анемометр для измерений скорости ветра.
3. Гамма-спектрометр для определения содержаний естественных радиоактивных элементов - урана, тория и калия в венерианских породах.
4. Гамма-денситометр для определения плотности грунта в поверхностном слое планеты.
Панорамная сканирующая камера (рис. 14.9) на основе фотометра была аналогична той, которая устанавливалась на посадочных аппаратах М-71. Ее масса составляла 5,8 кг*. Таких камер было две, они располагались в теплоизолированных контейнерах по боковым сторонам посадочного аппарата непосредственно под аэродинамическим тормозным экраном, чтобы обеспечить положение камеры на высоте 90 см от поверхности. Ось вращения системы зеркал была отклонена от вертикали посадочного аппарата на 50°, так чтобы в центре изображения оказалась поверхность, находившаяся непосредственно перед камерой на расстоянии от 1,5 до 2 м, а поле зрения составляло 90° с каждой стороны, чтобы захватить небольшие части горизонта. Камеры устанавливались внутри герметичного отсека и были защищены от внешней среды цилиндрическими кварцевыми линзами толщиной 1 см, которые обеспечивали полное угловое поле зрения 40x180° и компенсировали рефракцию**. Изображение каждой панорамы состояло из 128x512 бит, из которых 115x512 бит были информативными, а первые 13 бит содержали калибровочную диаграмму. При каждом измерении записывалось 6 бит для элемента изображения (пикселя) и 1 бит для контроля четности. Качество изображения было ограничено заданным предельным временем съемки поверхности длительностью 30 минут и скоростью передачи данных 256 бит/с. Эти 30 минут требовались, чтобы передать один панорамный снимок со скоростью 3,5 секунд на строку. Панорамы передавались одновременно по независимым ОВЧ каналам. Поскольку после получения данных с «Венеры-8» ученые беспокоились, не окажется ли освещенность поверхности планеты слишком слабой, каждая камера оснащалась системой подсветки с двумя лампами на 10000 люкс, чтобы гарантированно получить изображение. Денситометр был оснащен источником излучения, в качестве которого использовался цезий-137, и детекторами для измерения гамма-излучения, отраженного от окружающей среды. На поверхности измерялась плотность поверхностной породы, а во время спуска - рассеяние от атмосферы. Сразу же после посадки прибор развертывался на поверхности в виде «малярного валика» размером 4x36 см, чтобы измерить рассеяние от грунта. Кроме того, внутри посадочного аппарата находился гамма-спектрометр (с люминофором из йодида натрия Nal), аналогичный стоявшему на «Венере-8». Он предназначался для измерений содержания в грунте калия, урана и тория.
*Другие характеристики: число элементов в строке - 115; время передачи строки - 3,5 с; число строк в панораме - 17; время передачи панорамы - 30 мин; число уровней квантования видеосигнала - 64; потребляемая мощность - 5 Вт.
**По существу, работа камер осуществлялась через цилиндрический иллюминатор с помощью перископической системы, отдельные элементы которой, включая сканирующее зеркало, к концу сеанса работы (около часа) нагревались до температуры около 400°С.


Бортовая телевизионная система посадочных аппаратов «Венера-9» и «Венера-10». Вверху - компоновка камеры и лампы подсветки с указанием поля зрения; внизу - обзор камеры и освещенная область: 1 - панорамная телекамера, 2 - теплоизоляционное покрытие, 3 - окно телекамеры 4 - сканирующее зеркало, 5 - объектив, 6 - зеркало, 7 - диафрагма, 8 - фотометр, 9 - посадочное кольцо, 10 - лампа подсветки

Посадочный аппарат «Венера-9». Посадочный аппарат вошел в атмосферу Венеры на скорости 10,7 км/с под углом 20,5°. Он произвел успешный спуск в атмосфере и 22 октября в 05:13 по Всемирному времени коснулся поверхности на скорости 7-8 м/с на дневной стороне планеты в точке с координатами 31,01 с. ш. и 291,63 в. д. В этой точке зенитный угол Солнца составлял 33°, что соответствовало 13:12 по венерианскому солнечному времени. Место посадки располагалось на откосе с наклоном от 15 до 20°, а сам посадочный аппарат сначала был наклонен под углом 10-15° из-за неровностей поверхности. Аппарат немедленно начал работу, передавая данные на Землю через искусственный спутник Венеры. Сеанс связи продолжался в течение 53 минут, пока спутник не ушел из зоны радиовидимости. К этому моменту температура внутри посадочного модуля выросла примерно до 60°С.

Вики:
После аэродинамического торможения осуществлялся спуск на парашюте в течение 20 мин (для проведения исследования облачного слоя), затем парашют был сброшен и осуществлён быстрый спуск. СА совершил мягкую посадку 22 октября 1975 на северо-восточном склоне области Бета, невидимую в это время с Земли освещенную сторону Венеры, в точке с координатами: 31°01' с. ш. 291°38' в. д.. Связь со спускаемым аппаратом поддерживалась 53 минуты.
В ходе спуска проводились измерения атмосферы, которые сразу же передавались на орбитальный аппарат. Высокая плотность нижних слоёв атмосферы планеты позволяла осуществить относительно мягкую посадку, с сохранением работоспособности аппарата, используя в качестве тормоза только жёстко закрепленное коническое аэродинамическое тормозное устройство и сопротивление самой конструкции.
Через 2 минуты после посадки начиналась передача телевизионной панорамы. Это были первые в мире изображения, переданные с поверхности другой планеты. Изображение получалось в видимых лучах. Место посадки представляло собой россыпь довольно крупных камней.
Измерения плотности поверхностных пород и содержания в них естественных радиоактивных элементов: плотность близка к 2,8 г/см?, а по уровню содержания радиоактивных элементов можно было заключить, что эти породы близки по составу к базальтам.
Измерение освещенности у поверхности показали что 5-10% солнечной энергии достигает поверхности планеты в виде излучения, рассеянного облаками.
На высоте около 1 м от поверхности был обнаружен ветер со скоростью 0,5-1 м/с, незначительно меняющийся от средней величины.
Главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Л. В. Ксанфомалити приводит результаты обработки фотоснимков, полученных аппаратом «Венера-9», и на них находит подозрительные объекты, гипотетически отождествляемые им с живыми организмами иной, чем на Земле, формы жизни.

Сиддики:


Три версии первого поверхностного панорамного изображения, полученного Венерой-9 на Венере. На верхнем изображении, составленном из необработанных 6-битных данных, вертикальные линии представляют пакеты телеметрии, которые прерывают данные изображения. Второе и третье изображения были обработаны американским исследователем Доном Митчеллом. Это были первые четкие снимки, сделанные на поверхности планеты.

Научные инструменты:
СА:
1. система панорамного изображения
2. 5 термометров
3. 6 барометров
4. масс-спектрометр
5. анемометр (ISV)
6. Фотометры ИОВ-75
7. Нефелометры МНВ-75
8. гамма-спектрометр
9. денситометр излучения
10. акселерометры
Без каких-либо явных проблем при двух коррекциях траектории (16 июня и 15 октября) посадочный аппарат «Венеры-9» отделился от ОБ 20 октября 1975 года, а через два дня вошёл в атмосферу Венеры со скоростью 10,7 км/час (так в тексте!). После аэродинамического торможения крышки парашютного отсека была сброшена на высоте около 65 километров, при этом последовательно развернулись два парашюта (один - тормозной, а второй - для удаления верхних частей корпуса теплозащитного экрана). В результате скорость снижения снизилась с 250 метров в секунду до 150 метров в секунду. В этот момент развернулся длинный парашют и началась передача данных. Парашют уменьшил скорость снижения до 50 метров в секунду, прежде чем, наконец, на 62 километрах, были развернуты три больших парашюта с куполом (общей площадью 180 м2). Через четыре секунды после развертывания нижняя полусфера корпуса теплозащитного экрана была отброшена. Полностью развернутый спускаемый аппарат остался примерно за 20 минут до того, как были сброшены основные парашюты. Остальная часть спуска была замедлена только собственными дискообразными поверхностями капсулы. Спускаемый аппарат приземлился со скоростью примерно 7 метров в секунду. «Правда» отметила 21 февраля 1976 года, что «амортизаторы, представляющие собой тонкостенные тороидальные оболочки, были деформированы [как планировалось] во время посадки, поглощая тем самым энергию удара и обеспечивали ориентированное положение спускаемого аппарата на планете». Посадка произошла на дневной планете в 05:13:07 22 октября. (Время было объявлено только для приема посадочного сигнала на Земле). Координаты посадки находились в радиусе 150 километров от 31.01°с.ш. / 290.64°в.д. у подножия холма возле Бета-Регио. В течение 53 минут передачи с поверхности «Венера-9» сделала и передала самый первый снимок поверхности Венеры, сделанный с высоты 90 сантиметров. На самом деле это были самые первые фотографии, полученные на поверхности другой планеты. Спускаемый аппарат должен был передать полную 360-градусную панораму, но из-за того, что одна из двух крышек камеры не открылась, была получена только 180-градусная панорама. Освещение было похоже на пасмурный день на Земле. На изображении отчетливо видны плоские камни, разбросанные по грунту.